反循环钻机在浅部流砂地层中的成井工艺

２００２年第２船　№２．２００２　黑龙江水利科技　Ｈｅｉｌｏｒ￣ｉａｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　０ｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　文章编号：１００７—７５９６１２ｏ０２）０２—００８９—０１　反循环钻机在浅部流砂地层中的成井工艺　张国梁，闰泰善，李运发　（佳木斯市水利勘测设计研究院黑龙江佳术斯１５４００２）　摘要浅哿流砂地层中的成井工艺较难，特别是反循环钻机　文章根据实际经验　介绍如何利用反循环钻机在浅部流砂地层中的　成井工艺及该工艺的工作效率和经济效益。　关键词反循环钻机；流砂地层；成井工艺　中围分类号：Ｐ６３４．３　文献标识码：Ａ　Ｉ应用效果摄述　反循环水文地质钻机在三江平原适用性很强，该区含水　层为第四纪松散砂砾石层，在水文地质勘察、打工业用水井　及农田灌溉井中反循环钻机因其搬迁安装省时、钻进速度　快、钻进费用低、成井质量好及成井后洗井比较容易、单井出　水量大而发挥了巨大的作用。但对局部地下水位埋藏浅，　有斑砂地层时，如不采取恰当措施，反循环钻机成井便较困　难，施钻中因发现不及时会发生孔塌机陷．甚至会发生人身　丧亡事故，造成很大的经济损失。　１９９９年我院在江川农场三连用反循环钻机打井时。在含　水层上部遇到流砂地层，钻进６ｍ多时发现井口冒气泡．进尺　减慢，出料增多且岩样混杂，确认浅部塌孔．停钻提起钻杆，　研究对策，没有及时撤走钻机，几个小时后井口处开始坍塌，　工人赶紧放塔架，终因井口塌艏速度较快，钻机未能及时撤　出，大半个钻机路八直径６—７ｍ的大坑，后用吊车撤走钻机。　因工程的时间性及受到工程费用等限制，没有调换采用　泥浆护壁的正循环钻机，而就地取材，上部流砂塌孔部位采　用反循环钻机泥浆护壁正循环钻进２　，下部采用清水反循　环钻机正常钻进至终孔。使在增加较少消耗的情况下，如期　保质保量完成了该井的施工。　２地质条件　江川农场三连地处三江平原腹地，地层岩性为二元结　构，自上而下分别为：　２．１低液限牯土：暗黄色，湿，可塑，厚Ｉ．９ｍ，分布于地表层。　２．２低液限枯土：灰色，湿，可塑，厚１　Ｏｍ１有细砂夹层；分布　于暗黄色低液限粘土层之下。　２．３级配不良细砂：灰色，饱和，松至稍密．厚６．５ｍ，上部有　牯土夹层，分布于灰色低液限粘土层之下。　２．４级配不良中粗砂：灰色，饱和，中密，揭露厚度３０ｍ。伏　于级配不良细砂层下部。地下水位埋深２．６ｍ。　３施工工艺　３．１井结构设计　设计井深４０ｍ，钻孔直径　＝７００ＩＩ皿，并壁采用钢板卷管：　直径　＝加。盯Ⅱｎ，壁厚５衄，上部护壁管１７ｍ，滤水管２０ｍ，沉　淀管３ｍ；滤料采用直径ｌ一２ｍ豆石ｌＯｍ３。　３．２准备工作　３．２．Ｉ钻机性能及制浆材料　加一２００型钻机性能：４１３５柴油机，泥石泵（流量２８０ｍ３１　ｈ，吸程７．５ｍ，总扬程１５．５ｍ，转数６８０ｒｔｍｉｎ）．ＳＺＢ一８型真空泵　（５２０ｍ￣水银柱，流量２８．８ｎｄ／ｈ，转数６８０ｄｎ＇ａｎ）。　制浆材料：牯土７ｒｉｄ（护壁主要材料．牯粒含量大于　３０％，塑性指数大于１７）；工业纯碱固态６ｏｋ窖或液态１５０ｋｓ（它　能使土粒充分水化、膨胀，增强泥浆的吸附能力）；增粘剂　５０ｋｇ（学名高粘纳甲基纤维素，它可以提高泥浆粘度，降低析　水率，改善泥皮性能，使泥浆具有良好的稳定性．并降低泥浆　的胶凝作用，增强泥浆的固壁效果）。　３　２．２钻机就位安装　２００型钻机就位（新井位），四角垫枋，钻盘操平．反　循环正循环安装（用６ｉｎ胶管把泥石泵出口与弯头相连；另一　根６ｉｎ胶管一端与泥石泵进口相连，另一端放人泥浆坑）；同　时在泥石泵一侧挖泥浆坑（２　５ｍ×３ｍ　ｘ　１．５ｍ）及循环坑（４ｍ　×６ｍ×１　５ｍ），泥浆坑拌制泥浆（粘度３０～，ｌＯｓ，比重１，６～　１　），循环坑加入清水。　３．３泥浆护壁　３．３．１钻机开钻后应以一挡（转盘速度在：￣０ｒ／ｍｉｎ．进尺速度　Ｏ，０５ｍ／ａｒｉｎ）钻进，边钻边往井口加入粘土、纯碱及增粘剂，并　控制泥浆粘度（井口处粘度应大于４０ｓ）及比重，钻进深度在　超过薪［砂层２～３ｍ时，孔深在９—１　ｏＩＩＩ时停钻，用粘土回填井　至地面以下０．５ｍ，停钻５～６１１。　３．３．２钻机二次开钻后一挡钻进，转盘速度同前，进尺可控　制在０．１ｒｒｄｍｉｎ，因孔内出料为粘土，泥浆牯度会越来大，可视　情况加水来调节泥浆粘度，此次钻进可一次钻至１６　１７ｍ后　停钻，起拔钻杆。　３．４反循环正常钻进　３．４．１正循环改反循环　卸掉泥石泵进出排水用胶管，用６＿ｎ胶管把泥石泵进口与　弯头相莲；另一根６ｉｒＩ胶管一端与泥石泵出口相连，另一端放　在清水循环坑；截断井口与泥浆坑相连，打开井口与清水循环　坑的水道，并保证开钻后水池水能自由充足地流人井口。　由于正循环钻进时，弯头（提水龙头）受到由内向外的压　力，弯头密封圈内进入泥浆，转动时造成磨损，真空时压力上　不来，泥石泵不能正常工作，因此反循环钻进前必须更换密　封胶圈。　３．４．２反循环正常钻进　此时孔深虽以达１６—１７ｍ，但由于孔内泥浆比重较大，若　从目前孔深开始钻进，受泥石泵技术性能限制不能正常工　作，必须从第一根钻杆开始排除或稀释井内泥浆，排昧泥浆　时需及时大量补充循环水，保持井口水头压力；稀释泥浆时　把泥浆排到循环池内即可．不需大量补充循环水。此次钻进　可一气哈成钻至设计孔深。　４．１工作效率及经济效益　反循环钻机采用该方法成井时间与采用泥浆护壁的正　循环钻机相比节省４８—７２ｈ．费用支出节省１．５万元．成井后　洗井容易，井出水量大。此方法在以后类似地层中得到了多　次应用，效果很好。　一收稿日期：２１３０２＿一ｌ一２７　作者简介：张国梁（１９６４一），男，工程师